Naukowcy przewidują, że nowy teleskop słoneczny – Daniel K. Inouye Solar Telescope – odegra istotną rolę w przyszłych badaniach Słońca i pogody kosmicznej. Właśnie wykonał on pierwsze, wyjątkowo szczegółowe zdjęcia naszej gwiazdy.
Wczoraj opublikowano pierwsze zdjęcia wykonane za pomocą czterometrowego teleskopu słonecznego – Daniel K. Inouye Solar Telescope – należącego do amerykańskiej National Science Foundation. Obrazy ujawniły niespotykane dotąd szczegóły powierzchni Słońca; prezentują także działanie światowej klasy instrumentów służących do przewidywania pogody kosmicznej. To ogromny krok naprzód w zrozumieniu Słońca i jego wpływu na naszą planetę.
Wpływająca silnie na Ziemię aktywność słoneczna, znana też pod nazwą pogody kosmicznej, może powodować poważne zakłócenia w działaniu sztucznych satelitów czy sieci energetycznych. Erupcje magnetyczne na Słońcu mogą także wpływać na bezpieczeństwo lotów kosmicznych i zwykłych samolotów. Są nawet w stanie na pewien czas wyłączyć ważne systemy, takie jak GPS.
Pierwsze zdjęcia z Inouye Solar Telescope pokazują maksymalne możliwe dziś zbliżenie na powierzchnię Słońca, dostarczając naukowcom znakomitego materiału do jego dalszych badań. Widoczne są między innymi wzory tworzone przez przepływ turbulentnej, jak gdyby „wrzącej” plazmy, która pokrywa całe Słońce. Obecne tam także struktury komórkowe – każda o wielkości Teksasu – są oznaką gwałtownych ruchów, które przenoszą ciepło z wnętrza Słońca na jego powierzchnię. Ta gorąca plazma słoneczna unosi się w jasnych centrach komórek, stygnie, a następnie opada pod powierzchnię gwiazdy w ciemnych pasmach w procesie znanym jako konwekcja.
Źródło: NSO/NSF/AURA
Inouye Solar Telescope będzie w stanie mapować pola magnetyczne w koronie słonecznej, w których dochodzi do erupcji mogących wpływać na życie na Ziemi. Ten teleskop pozwoli nam lepiej zrozumieć, co napędza pogodę kosmiczną, i ostatecznie pomoże lepiej przewidywać burze słoneczne – wskazuje France Córdova, dyrektor NSF.
Słońce jest naszą najbliższą gwiazdą – gigantycznym reaktorem jądrowym, który spala około pięciu milionów ton paliwa wodorowego na sekundę. Robi to od około pięciu miliardów lat i będzie robić przez kolejne 4,5 miliarda lat swojego życia. Cała ta energia promieniuje w kosmos we wszystkich kierunkach, a niewielka jej część, która uderza w Ziemię, umożliwia między innymi istnienie na niej życie. Jeszcze w latach pięćdziesiątych naukowcy odkryli, że wiatr słoneczny wieje ze Słońca aż ku krawędziom Układu Słonecznego. Ale nawet dziś, w XXI wieku, nadal nie rozumiemy wielu z najbardziej istotnych procesów zachodzących w centrum Słońca i w jego atmosferze.
Na Ziemi możemy bardzo dokładnie przewidzieć, czy w dowolnym miejscu na świecie będzie padać. Ale nie potrafimy w ten sam sposób prognozować pogody kosmicznej. Zdaniem naukowców musimy zrozumieć procesy fizyczne leżące u podstaw pogody kosmicznej – a do tego potrzebne jest lepsze zrozumienie Słońca, co ma zapewnić właśnie teleskop słoneczny Inouye.
Słoneczne pola magnetyczne nieustannie skręcają się i plączą w wyniku ruchów plazmy słonecznej. Skręcone pola magnetyczne mogą prowadzić do powstawania burz słonecznych, które z kolei mogą wpływać na nasz nowoczesny styl życia, w dużej mierze zależny od technologii. Podczas huraganu Irma w 2017 roku amerykańska agencja pogodowa NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) poinformowała dla porównania, że to jedno zdarzenie pogodowe obniżyło znacząco jakość łączności radiowej wykorzystywanej przez ratowników oraz całą łączność lotniczą i morską przez pierwsze osiem godzin w dniu uderzenia huraganu. A burze słoneczne mogą być dużo groźniejsze w skutkach.
Nowy teleskop Inouye może jednak mierzyć i charakteryzować pola magnetyczne Słońca bardziej szczegółowo niż kiedykolwiek wcześniej, jak również określać przyczyny potencjalnie szkodliwej aktywności Słońca.
Chodzi o pole magnetyczne – mówi Thomas Rimmele, dyrektor Teleskopu Słonecznego Inouye. Aby odkryć największe tajemnice Słońca, musimy nie tylko wyraźnie widzieć te maleńkie struktury z odległości 93 milionów mil, ale także bardzo precyzyjnie mierzyć w nich siłę pola magnetycznego i jego kierunek w pobliżu powierzchni Słońca, a także śledzić pola rozciągające się w najbardziej zewnętrznej atmosferze Słońca – jego koronie.
Na zdjęciu: Inouye Solar Telescope to czterometrowy teleskop słoneczny znajdujący się w Maui na Hawajach, na szczycie Haleakali – tu widać go na tle czystego nieba, wysoko ponad chmurami. Źródło: NSO/NSF/AURA
Zrozumienie przyczyn potencjalnych katastrof umożliwi rządom i przedsiębiorstwom użyteczności publicznej lepsze przygotowanie się na nieuniknione przyszłe zdarzenia pogodowe w przestrzeni kosmicznej. Oczekuje się, że powiadomienia o potencjalnych skutkach aktywności Słońca będą mogły być dzięki temu rozsyłane wcześniej – nawet o 48 godzin wcześniej niż obecnie. Dałoby to więcej czasu na zabezpieczenie sieci elektroenergetycznych i infrastruktury krytycznej oraz przejście satelitów w tryb awaryjny.
Teleskop o pełnej nazwie Inouye Solar Telescope znajduje się na szczycie Haleakala na Hawajach, co zapewnia mu doskonałe warunki obserwacyjne i pogodowe. Posiada zwierciadło o średnicy czterech metrów – największe na świecie w przypadku teleskopu słonecznego.
Obserwacje Słońca za pomocą tego instrumentu generują ogromne ilości ciepła, które należy zatrzymać w urządzeniu lub usunąć z niego. Specjalistyczny system chłodzenia zapewnia ochronę termiczną teleskopu i jego optyki. Kilkanaście kilometrów rurociągu rozprowadza chłodziwo na terenie obserwatorium. Kopuła otaczająca teleskop jest przykryta cienkimi płytkami chłodzącymi, które stabilizują temperaturę wokół teleskopu; wspomagają je żaluzje zainstalowane wewnątrz kopuły, zapewniające cień i właściwą cyrkulację powietrza.
Teleskop wykorzystuje również najnowocześniejszą optykę adaptatywną w celu skompensowania rozmycia obrazów powodowanego wpływem atmosfery. Konstrukcja optyki (ustawienie lustra „poza osią”) redukuje jasne, rozproszone światło celem uzyskania lepszego obrazu i jest uzupełniona nowoczesnym systemem precyzyjnego ustawiania ostrości teleskopu oraz eliminowania zniekształceń powodowanych przez atmosferę. To obecnie najbardziej zaawansowany instrument do badań Słońca.
To wspaniały czas dla badaczy słonecznych – podsumowuje Valentin Pillet, dyrektor Obserwatorium Słonecznego NSF. Teleskop Inouye pozwoli nam na zdalne obserwacje i badania zewnętrznych warstw Słońca oraz zachodzących w nich procesów związanych z magnetyzmem. Procesy te przenoszą się z kolei z czasem do reszty Układu Słonecznego, gdzie sondy kosmiczne Parker Solar Probe i Solar Orbiter skutecznie mierzą ich dalsze następstwa. Wszystko to umożliwia naukowcom prawdziwie kompleksowe podejście do lepszego zrozumienia, w jaki sposób gwiazdy i ich planety są ze sobą powiązane magnetycznie.
Czytaj więcej:
Źródło: National Science Foundation
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na zdjęciu powyżej: Nowe obrazy Słońca z Inouye Solar Telescope. Źródło: NSO/NSF/AURA.
